水敏感衣物件及其制备工艺和智能的可穿戴监测衣物的制作方法_2

文档序号:9917357阅读:来源:国知局
结构及作用原理作进一步说明:
[0032]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0033]本发明提供一种水敏感衣物件,其具有由水敏感形状记忆功能高分子材料编织形成的织物结构或者是由水敏感形状记忆功能高分子聚合物溶液或熔液固化形成的薄膜层。可以理解的是,这里所说的具有织物结构的水敏感衣物件指的是一种特殊衣物用面料。另夕卜,可以理解的是,水敏感形状记忆功能高分子材料即由水敏感形状记忆功能高分子聚合物形成,如纺丝体之类的或后续描述的长丝体、原始丝体等,其中水敏感形状记忆功能高分子聚合物已是现有技术,这里仅作简单描述,水敏感形状记忆功能高分子聚合物包括如下重量百分比组分:亲水性高分子3%?60 %和高分子弹性体40%?97 %。该聚合物在高湿度时可改变形状,在低湿度时记忆形状,并在湿度高于高湿度时能恢复原始形状。其中,可以理解的是,该水敏感形状记忆高分子聚合物使用熔液共混或溶液共混法制备而成。具体在一实例中,将5.0g聚赖氨酸(重均分子量为30万)和20.0g的聚苯乙烯SBS树脂(重均分子量为40万),在混炼机165°C下共混7小时,获得聚赖氨酸占总材料比重20%的具有水敏感形状记忆功能的高分子聚合物。
[0034]当水敏感衣物件具有由水敏感形状记忆功能高分子材料编织形成的织物结构时,织物结构是将水敏感形状记忆功能高分子聚合物进行纺丝得到的原始丝体拉伸至预设长度后形成的长丝体编织而成的织物结构。在干燥的条件下将原始丝体拉伸至预设长度后的长丝体通过机织(作为玮纱)或针织(玮编和经编)得到具有织物结构的水敏感衣物件。如图1A-1E所示,其中织物结构可以为平纹组织结构、斜纹组织结构、缎纹组织结构、玮编结构或经编结构。其中,经拉伸后的长丝体的长度为原始丝体长度的200%-400%,优选为原始丝体长度的300 % -350 % ο这种水敏感衣物件厚度和密度越大越好。
[0035]其中,水敏感形状记忆功能高分子聚合物的溶液通过湿法纺丝或水敏感形状记忆功能高分子聚合物的熔液通过熔融纺丝,制得了具有水响应的形状记忆原始丝体。将原始丝体卷绕成筒,在织造前需要再经过5-8次罗拉的均匀牵伸,得到原来的长度200%?400%的预拉伸临时固化定型的形状记忆长丝体。需要说明的是,通过纺丝得到的形状记忆原始丝体在罗拉牵伸前先经历一道水槽,使得其软化,形状记忆开关打开,然后将原始丝体放入牵伸工艺箱,每一次牵伸有两组对辊的罗拉完成,因两组罗拉的转速不同使得原始丝体得到一级牵伸,这样经过5-8分级牵伸,得到长丝体,且该长丝体拥有原始丝体长度的200%?400%。需要说明的是,整个牵伸工艺也需要在水中进行,当完成最后一道牵伸工艺后,立即将得到的长丝体放入干燥烘箱中进行卷绕,烘箱湿度〈10%,温度40?60°C,这样长丝体就会被临时定型下来,然后在湿度〈10%的条件下,对长丝体进行针织或机织得到具有织物结构的水敏感衣物件。需要说明的是,已牵伸过得到的形状记忆长丝体的纱管和纱筒需放置于干燥的储物间(RH〈10%,室温)中,在所有的织造工艺过程中,设备都需要放置于干燥的车间环境(RH〈10%)中。如果牵伸得到的长丝体力学强度小,可以通过并纱机将2到4根长丝体通过适当的捻度并在一起作为一根纱线使用。以玮编织造工艺为例,如果利用该类长丝体制备紧密玮平织物,则圆机的转速要小,针距可适当调窄,在长丝体从出筒口到针口喂入处所经历的各种应力片需要调小应力,以减少不必要的再次牵伸。在机织过程中,经纱和玮纱可以都使用这种形状记忆长丝体,但是组织结构密度要小,纱线之间要有空隙,这样面料遇水后纱线有回缩的空间,面料缩小后才能变得紧密。织物结构设计上,优选缎纹组织结构,因为交织点少的纱线遇水回缩时遇到的阻力较小,变形相对容易。
[0036]当水敏感衣物件是由水敏感形状记忆功能高分子聚合物溶液或熔液固化形成的薄膜层时,该结构可以使工艺简单化,薄膜层的厚度优选为lmm-3mm,既保证其收缩强度足够的同时又保证紧身时水敏感衣物件不会断裂或失效。
[0037]其中,将水敏感形状记忆功能高分子聚合物的溶液通过流涎法在成膜的模具中通过溶剂的挥发固化成膜;或者将水敏感形状记忆功能高分子聚合物熔液通过冷却至凝固点以下固化成膜;或者将水敏感形状记忆功能高分子聚合物熔液通过气流吹成薄膜。薄膜的厚度根据需要通过模具的深厚或者气流的速度来进行调节。工艺的实施过程中,需根据水敏感形状记忆功能高分子聚合物溶液的分子量和溶液粘度来对设备进行参数调节,以达到适合成膜要求。
[0038]利用上述得到的水敏感衣物件可以制备一种智能的可穿戴监测衣物,该智能的可穿戴监测衣物包括上述的水敏感衣物件以及由硬挺材料制成的衣物主件,这里所说的硬挺材料在服装上主要是指普通的衣服面料且弹性较小或无弹力,如皮革或无弹性的厚重面料等;如果是腕带等,硬挺材料也可以是指硬硅胶、皮革、硬塑料或金属等。当水敏感衣物件具有由水敏感形状记忆功能高分子材料编织形成的织物结构时,水敏感衣物件与衣物主件之间相互拼接制成可穿戴监测衣物;当水敏感衣物件具有由水敏感形状记忆功能高分子聚合物溶液或熔液固化形成的薄膜层时,水敏感衣物件与衣物主件之间可以相互拼接制成可穿戴监测衣物,也可以将具有薄膜层的水敏感衣物件缝制于衣物主件上。
[0039]在由硬挺材料制成的衣物主件上安装用于监测人体生理信号的监测器,即监测器的电子器件,如芯片或电极片等排布至硬挺材料制成的衣物主件上,而无电子器件线路排布的区域使用该水敏感衣物件。
[0040 ]该水敏感衣物件在制成的可穿戴监测衣物中是沿人体的周长方向排布,而具有织物结构的水敏感衣物件中的长丝体的走向同样是沿着人体的周长方向而非沿着人体从上往下的方向。
[0041 ]水敏感衣物件的工作原理是,当用水或人体的汗液接触水敏感衣物件时,水敏感衣物件在周长方向收缩,使得穿着的衣物形态缩小从而达到紧身的目的;当在干燥状态下时,水敏感衣物件的长度变长,回到初始穿戴宽松的状态,紧身时监测器开始监测,宽松时,监测器停止工作。
[0042]其中,可穿戴监测衣物可以为背心、胸带、臂带或腰带等等;而用于监测人体生理信号的监测器可以为心电监测器、心率监测器、睡眠呼吸监测器或血压监测器等等。优选地,可穿戴监测衣物为背心,用于监测人体生理信号的监测器为心电监测器、心率监测器或睡眠呼吸监测器。
[0043]本发明利用形状记忆高分子遇水发生变化,从而实现由其制备的水敏感衣物件长度可智能变化的目的;利用该水敏感衣物件制作的可穿戴监测衣物,也因此实现了因环境中水含量的多少而出现紧身或宽松的效果;该环境中的湿度可人为控制,从而体现该可穿戴监测衣物的智能性;该可穿戴监测衣物用于人体生理信号的采集,可以避免因长时间紧身穿着对人体造成的不适感,即当需要宽松时,则使用者进入干燥环境中,该可穿戴监测衣物很快出现宽松状态;而当需要监测人体生理信号时,只需对面料喷湿雾气或者运动出汗,都可以使得面料收缩,可穿戴监测衣物紧身,进而可以采集人体生理信号。
[0044]下面通过具体实施例进行说明。
[0045]实施例1:
[0046]如图2所示,智能的可穿戴监测衣物为背心I,该背心包括相互连接的位于人体前胸的前身部11和位于人体后背的后身部12,利用水敏感衣物件制成后身部12,前身部11和后身部12之间可以缝制在一起,这时水敏感衣物件优选具有由水敏感形状记忆功能高分子材料编织形成的织物结构;在其它实施例中,前身部11与后身部12也可以一体成型,将水敏感
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